PCB布線原則

連線精簡(jiǎn)原則連線要精簡(jiǎn)，盡可能短，盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了，特別是在高頻回路中，當(dāng)然為了達(dá)到阻抗匹配而需要進(jìn)行特殊延長(zhǎng)的線就例外了，例如蛇行走線等。安全載流原則銅線的寬度應(yīng)以自己所能承載的電流為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，銅線的載流能力取決于以下因素：線寬、線厚（銅鉑厚度）、允許溫升等，下表給出了銅導(dǎo)線的寬度和導(dǎo)線面積以及導(dǎo)電電流的關(guān)系（軍品標(biāo)準(zhǔn)），可以根據(jù)這個(gè)基本的關(guān)系對(duì)導(dǎo)線寬度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目紤]。印制導(dǎo)線最大允許工作電流（導(dǎo)線厚50um，允許溫升10℃）導(dǎo)線寬度（Mil）導(dǎo)線電流（A）101151.2201.3251.7301.9502.6753.51004.22007.02508.3相關(guān)的計(jì)算公式為：I=KT^0.44A^0.75其中:K為修正系數(shù)，一般覆銅線在內(nèi)層時(shí)取0.024，在外層時(shí)取0.048；T為最大溫升，單位為℃;A為覆銅線的截面積，單位為mil（不是mm，注意）；I為允許的最大電流，單位是A。電磁抗干擾原則電磁抗干擾原則涉及的知識(shí)點(diǎn)比較多，例如銅膜線的拐彎處應(yīng)為圓角或斜角（因?yàn)楦哳l時(shí)直角或者尖角的拐彎會(huì)影響電氣性能）雙面板兩面的導(dǎo)線應(yīng)互相垂直、斜交或者彎曲走線，盡量避免平行走線，減小寄生耦合等。一、通常一個(gè)電子系統(tǒng)中有各種不同的地線，如數(shù)字地、邏輯地、系統(tǒng)地、機(jī)殼地等，地線的設(shè)計(jì)原則如下：1、 正確的單點(diǎn)和多點(diǎn)接地在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于1MHZ，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHZ時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線的長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。2、 數(shù)字地與模擬地分開(kāi)若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)盡量使它們分開(kāi)。一般數(shù)字電路的抗干擾能力比較強(qiáng)，例如TTL電路的噪聲容限為0.4~0.6V，CMOS電路的噪聲容限為電源電壓的0.3~0.45倍，而模擬電路只要有很小的噪聲就足以使其工作不正常，所以這兩類電路應(yīng)該分開(kāi)布局布線。3、 接地線應(yīng)盡量加粗若接地線用很細(xì)的線條，則接地電位會(huì)隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將地線加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2~3mm以上。4、 接地線構(gòu)成閉環(huán)路只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。因?yàn)榄h(huán)形地線可以減小接地電阻，從而減小接地電位差。二、配置退藕電容PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印刷板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙?，退藕電容的一般配置原則是： 電源的輸入端跨接10~100uf的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采用100uf以上的電解電容器抗干擾效果會(huì)更好。 原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01uf~`0.1uf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個(gè)芯片布置一個(gè)1~10uf的鉭電容（最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來(lái)的，這種卷起來(lái)的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感，最好使用鉭電容或聚碳酸醞電容）。 對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。 電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。三、過(guò)孔設(shè)計(jì)在高速PCB設(shè)計(jì)中，看似簡(jiǎn)單的過(guò)孔也往往會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的負(fù)面效應(yīng)，為了減小過(guò)孔的寄生效應(yīng)帶來(lái)的不利影響，在設(shè)計(jì)中可以盡量做到： 從成本和信號(hào)質(zhì)量?jī)煞矫鎭?lái)考慮，選擇合理尺寸的過(guò)孔大小。例如對(duì)6- 10層的內(nèi)存模塊PCB設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，選用10/20mil（鉆孔/焊盤）的過(guò)孔較好，對(duì)于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使用8/18Mil的過(guò)孔。在目前技術(shù)條件下，很難使用更小尺寸的過(guò)孔了（當(dāng)孔的深度超過(guò)鉆孔直徑的6倍時(shí)，就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅）；對(duì)于電源或地線的過(guò)孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗。 使用較薄的PCB板有利于減小過(guò)孔的兩種寄生參數(shù)。 PCB板上的信號(hào)走線盡量不換層，即盡量不要使用不必要的過(guò)孔。 電源和地的管腳要就近打過(guò)孔，過(guò)孔和管腳之間的引線越短越好。 在信號(hào)換層的過(guò)孔附近放置一些接地的過(guò)孔，以便為信號(hào)提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過(guò)孔。四、降低噪聲與電磁干擾的一些經(jīng)驗(yàn) 能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在關(guān)鍵地方。 可用串一個(gè)電阻的方法，降低控制電路上下沿跳變速率。 盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼，如RC設(shè)置電流阻尼。 使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率時(shí)鐘。 時(shí)鐘應(yīng)盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件，石英晶體振蕩器的外殼要接地。 用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來(lái)，時(shí)鐘線盡量短。 石英晶體下面以及對(duì)噪聲敏感的器件下面不要走線。 時(shí)鐘、總線、片選信號(hào)要遠(yuǎn)離I/O線和接插件。 時(shí)鐘線垂直于I/O線比平行于I/O線干擾小。 I/O驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近PCB板邊，讓其盡快離開(kāi)PCB。對(duì)進(jìn)入PCB的信號(hào)要加濾波，從高噪聲區(qū)來(lái)的信號(hào)也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法，減小信號(hào)反射。 MCU無(wú)用端要接高，或接地，或定義成輸出端，集成電路上該接電源、地的端都要接，不要懸空。 閑置不用的門電路輸入端不要懸空，閑置不用的運(yùn)放正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出端。 印制板盡量使用45折線而不用90折線布線，以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合。 印制板按頻率和電流開(kāi)關(guān)特性分區(qū)，噪聲元件與非噪聲元件呀距離再遠(yuǎn)一些。 單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地、電源線、地線盡量粗。 模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線，特別是時(shí)鐘。 對(duì)A/D類器件，數(shù)字部分與模擬部分不要交叉。 元件引腳盡量短，去藕電容引腳盡量短。 關(guān)鍵的線要盡量粗，并在兩邊加上保護(hù)地，高速線要短要直。 對(duì)噪聲敏感的線不要與大電流，高速開(kāi)關(guān)線并行。 弱信號(hào)電路，低頻電路周圍不要形成電流環(huán)路。 任何信號(hào)都不要形成環(huán)路，如不可避免，讓環(huán)路區(qū)盡量小。 每個(gè)集成電路有一個(gè)去藕電容。每個(gè)電解電容邊上都要加一個(gè)小的高頻旁路電容。 用大容量的鉭電容或聚酷電容而不用電解電容做電路充放電儲(chǔ)能電容，使用管狀電容時(shí)，外殼要接地。 對(duì)干擾十分敏感的信號(hào)線要設(shè)置包地，可以有效地抑制串?dāng)_。 信號(hào)在印刷板上傳輸，其延遲時(shí)間不應(yīng)大于所有器件的標(biāo)稱延遲時(shí)間。環(huán)境效應(yīng)原則 要注意所應(yīng)用的環(huán)境，例如在一個(gè)振動(dòng)或者其他容易使板子變形的環(huán)境中采用過(guò)細(xì)的銅膜導(dǎo)線很容易起皮拉斷等。安全工作原則 要保證安全工作，例如要保證兩線最小間距要承受所加電壓峰值，高壓線應(yīng)圓滑，不得有尖銳的倒角，否則容易造成板路擊穿等。組裝方便、規(guī)范原則走線設(shè)計(jì)要考慮組裝是否方便，例如印制板上有大面積地線和電源線區(qū)時(shí)（面積超過(guò)500平方毫米），應(yīng)局部開(kāi)窗口以方便腐蝕等。此外還要考慮組裝規(guī)范設(shè)計(jì)，例如元件的焊接點(diǎn)用焊盤來(lái)表示，這些焊盤（包括過(guò)孔）均會(huì)自動(dòng)不上阻焊油，但是如用填充塊當(dāng)表貼焊盤或用線段當(dāng)金手指插頭，而又不做特別處理，（在阻焊層畫出無(wú)阻焊油的區(qū)域），阻焊油將掩蓋這些焊盤和金手指，容易造成誤解性錯(cuò)誤；SMD器件的引腳與大面積覆銅連接時(shí)，要進(jìn)行熱隔離處理，一般是做一個(gè)Track到銅箔，以防止受熱不均造成的應(yīng)力集中而導(dǎo)致虛焊；PCB上如果有Φ12或方形12mm以上的過(guò)孔時(shí)，必須做一個(gè)孔蓋，以防止焊錫流出等。經(jīng)濟(jì)原則遵循該原則要求設(shè)計(jì)者要對(duì)加工，組裝的工藝有足夠的認(rèn)識(shí)和了解，例如5mil的線做腐蝕要比8mil難，所以價(jià)格要高，過(guò)孔越小越貴等熱效應(yīng)原則在印制板設(shè)計(jì)時(shí)可考慮用以下幾種方法：均勻分布熱負(fù)載、給零件裝散熱器，局部或全局強(qiáng)迫風(fēng)冷。從有利于散熱的角度出發(fā)，印制板最好是直立安裝，板與板的距離一般不應(yīng)小于2cm，而且器件在印制板上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則：同一印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）放在冷卻氣流最下。在水平方向上，大功率器件盡量靠近印刷板的邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印刷板上方布置，以便減少這些器件在工作時(shí)對(duì)其他器件溫度的影響。對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備的底部），千萬(wàn)不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)的路徑，合理配置器件或印制電路板。采用合理的器件排列方式，可以有效地降低印制電路的溫升。此外通過(guò)降額使用，做等溫處理等方法也是熱設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的手段。歡迎轉(zhuǎn)載,信息來(lái)自維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)（www.dzsc.com）

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